JP2018100880A - 物体検出装置 - Google Patents

Abstract

【課題】回転走査部を備えた物体検出装置において、光学系の故障の有無を自己診断し、かつ装置の大型化を抑制する。【解決手段】物体検出装置１００は、ＬＤ（レーザダイオード）を含んだＬＤモジュール２と、ＰＤ（フォトダイオード）を含んだＰＤモジュール７と、鏡４ａを回転させることにより、ＬＤからの光を鏡４ａで反射して所定範囲に走査し、該所定範囲にある対象物で反射した光を鏡４ａで反射してＰＤへ導く回転走査部４と、ＰＤモジュール７から出力される受光信号に基づいて、対象物の有無を検出する物体検出部と、ＬＤからの光をＰＤに導くライトガイド１５と、ＬＤの発光状態とライトガイド１５により導かれた光のＰＤによる受光状態とに基づいて、故障の有無を検出する故障検出部とを備える。ライトガイド１５は、ＬＤからの光が回転走査部４の鏡４ａで反射した光を受光し、該光を回転走査部４の鏡４ａで反射させてＰＤに導く。【選択図】図４

Description

本発明は、光を投受光して対象物を検出する物体検出装置に関し、特に光学系の故障の自己診断に関する。

車載用のレーザレーダのような物体検出装置は、発光部からの光を所定範囲に投光し、その反射光を受光部で受光した結果に基づいて対象物の有無を検出する（たとえば、特許文献１、２、および５〜７）。また、発光部が光を発してから対象物での反射光を受光部で受光するまでの時間に基づいて、対象物までの距離を検出する物体検出装置もある（たとえば、特許文献３、４）。

発光部としてはレーザダイオードなどの発光素子が用いられ、受光部としてはフォトダイオードなどの受光素子が用いられる。特許文献１、２、６、および７では、広範囲に光を投受光したり、物体検出装置を小型化したりするために、回転走査部を設けている。

そのため、発光部から投射された光は、投光レンズや鏡などの投光系の光学部品を経た後、回転走査部に備わる回転可能な鏡で反射して、対象物に照射される。この際、回転走査部の鏡が回転することにより、発光部からの光が鏡で偏向されて、対象物を検出する所定範囲に走査される。そして、対象物で反射された光は、回転走査部の鏡で反射して、鏡や受光レンズなどの受光系の光学部品を経た後、受光部で受光される。この際も、回転走査部の鏡が回転することにより、所定範囲にある対象物で反射した光が鏡で偏向されて、受光系の光学部品と受光部へ導かれる。なお、特許文献１では、対象物で反射した光が、回転走査部を経ずに、受光部で受光される。

光学系が故障していると、対象物の有無や対象物までの距離を正確に検出することができない。そこで、物体検出装置において、光学系の故障を自己診断する機能が提案されている。

たとえば、特許文献１、４、および５では、物体検出装置の内部に設けた導光部により、発光部からの光を受光部に導いている。詳しくは、特許文献１では、発光部が発光して回転走査部の鏡で反射した光の一部を、ケースの内側に設けた自己診断用光路を通して透明な窓板で反射させ、受光部に導いている。特許文献４では、発光部が発光した光の一部を、自己診断用の受光部に導いている。特許文献５では、発光部が発光して走査角度範囲外へ進む光を、装置の前部に設置された透光性窓板の内面で反射させて、対象物検出用の受光部または自己診断用の受光部に導いている。そして、特許文献１、４、および５では、自己診断時に、受光部から出力される電気信号に基づいて、故障検出部が発光部や受光部の故障の有無を検出している。

なお、特許文献２および３では、対象物までの距離の検出精度を向上させるために、物体検出装置の内部に設けた導光部により、発光部からの光を受光部に導いている。詳しくは、特許文献２では、発光部から回転走査部の鏡を経由して対象物側に進む光の光軸上に、光ファイバの光導入部を配置し、該光を光導入部から取り込んで、光ファイバにより受光部へ導いている。また、特許文献３では、発光部が発光した光の走査範囲の端部に基準反射板を配置し、該光を基準反射板で反射させて、受光部へ導いている。そして、特許文献２および３では、補正時などに、受光部から出力される電気信号に基づいて補正値を算出し、検出した対象物までの距離を補正値により補正している。

特開２００２−３１６８５号公報 特開２０１０−２０４０１５号公報 特開２０１２−９３２５６号公報 特開平９−３１８７３６号公報 特開平１０−３１０６４号公報 特開２０１４−１４５７４４号公報 国際公開ＷＯ２０１６／０１２５７９号公報

回転走査部を備えた物体検出装置において、回転走査部を経ずに、故障診断用の光を投光または受光する場合、対象物検出用の投光路や受光路とは全く別に、故障診断用の投光路や受光路を装置内に設けると、装置が大型化するおそれがある。また、回転走査部を経て、対象物検出用の光を投光するが、回転走査部を経ずに、対象物検出用の光を受光する場合も、対象物検出用の投光路とは全く別に、対象物検出用の受光路を装置内に設けなければならず、装置が大型化するおそれがある。さらに、対象物検出用の発光部や受光部とは別に、故障診断用の発光部や受光部を設けた場合も、対象物検出用の投光路や受光路とは全く別に、故障診断用の投光路や受光路を装置内に設けなければならず、然も部品点数が増えるので、装置がより大型化するおそれがある。加えて、発光部や受光部の部品点数が増えることで、装置の製造コストがかさんでしまう。

本発明は、回転走査部を備えた物体検出装置において、光学系の故障の有無を自己診断し、かつ装置の大型化を抑制することを課題とする。

本発明による物体検出装置は、発光素子を有する発光部と、受光素子を有する受光部と、鏡を有し、この鏡を回転させることにより、発光部からの光を鏡で反射して所定範囲に走査し、該所定範囲にある対象物で反射した光を鏡で反射して受光部へ導く回転走査部と、受光部から出力される受光信号に基づいて、対象物の有無を検出する物体検出部と、発光部からの光を受光部に導く導光部と、発光部の発光状態と導光部により導かれた光の受光部による受光状態とに基づいて、故障の有無を検出する故障検出部とを備える。そして、導光部は、発光部からの光が鏡で反射した光を受光し、該光を鏡で反射させて受光部に導く。

上記によると、故障の検出時には、発光部からの光が回転走査部を経て導光部へ導入され、該光が導光部により回転走査部を経て受光部に導かれる。また、対象物の検出時には、発光部からの光が回転走査部を経て対象物検出用の走査範囲に投光され、該走査範囲に存在する対象物で反射した光が回転走査部を経て受光部で受光される。このため、回転走査部を備えた物体検出装置において、発光部、受光部、回転走査部などの光学系の故障の有無を自己診断し、かつ対象物検出用の投光路および受光路と、故障診断用の投光路および受光路とをそれぞれ一部重複させて、物体検出装置の大型化を抑制することができる。また、対象物の検出および光学系の故障診断において、発光部および受光部を共用するので、部品点数の増加を防いで、装置の大型化をより抑制し、装置の製造コストがかさむのも抑制することができる。

本発明において、導光部は、鏡における発光部からの光の照射位置とは異なる位置に、受光した光を導出してもよい。

また、本発明において、鏡は、異なる平面内にそれぞれ属する複数の反射面を有していてもよい。

また、本発明において、導光部は、発光部からの光が鏡で反射した光のうち、対象物の検出範囲外に進む光を受光してもよい。

また、本発明において、導光部は、対象物を検出するために回転走査部により光を走査する範囲外に配置されていてもよい。

また、本発明において、導光部は、鏡に対して対象物と反対側に配置されていてもよい。

また、本発明において、導光部は、対象物と反対側に面している鏡の反射面に対して光を投受光してもよい。

さらに、本発明において、導光部は、光を導入する導入面と、光を導出する導出面とを有するライトガイドから構成されてもよい。

本発明によれば、回転走査部を備えた物体検出装置において、光学系の故障の有無を自己診断し、かつ装置の大型化を抑制することが可能となる。

本発明の実施形態による物体検出装置の電気的構成図である。 図１の物体検出装置の外観の斜視図である。 第１実施形態による物体検出装置の内部構造の斜視図である。 図３の内部構造を別の方向から見た斜視図である。 図３の内部構造の上面図である。 図３の内部構造と光の走査範囲を示した上面図である。 本発明の第２実施形態による物体検出装置の内部構造と光の走査範囲を示した上面図である。 本発明の第３実施形態による物体検出装置の内部構造と光の走査範囲を示した上面図である。 本発明の第４実施形態による物体検出装置の内部構造と光の走査範囲を示した上面図である。

以下、本発明の実施形態につき、図面を参照しながら説明する。各図において、同一の部分または対応する部分には、同一符号を付してある。

まず、実施形態の物体検出装置１００の電気的構成を、図１を参照しながら説明する。

図１は、物体検出装置１００の電気的構成図である。物体検出装置１００は、車載用のレーザレーダである。制御部１は、ＣＰＵなどから成り、物体検出装置１００の各部の動作を制御する。制御部１には、物体検出部１ａと故障検出部１ｂとが備わっている。

ＬＤ（レーザダイオード）モジュール２はパッケージ化されている。ＬＤモジュール２には、光源であるＬＤ（レーザダイオード）が複数含まれている。（図１では、便宜上、ＬＤのブロックを１つだけ示している。）各ＬＤは、高出力光パルスを発する発光素子である。ＬＤモジュール２は、本発明の「発光部」の一例である。

制御部１は、ＬＤモジュール２の各ＬＤの動作を制御する。詳しくは、たとえば制御部１は、各ＬＤを発光させて、人や物体などの対象物に光を投射する。充電回路３は、ＬＤモジュール２と接続されている。制御部１は、各ＬＤの発光を停止させて、充電回路３により各ＬＤを充電する。

モータ４ｃは、後述する回転走査部４（図３など）の駆動源である。モータ駆動回路５は、モータ４ｃを駆動させる。エンコーダ６は、モータ４ｃの回転状態（角度や回転数など）を検出する。制御部１は、モータ駆動回路５によりモータ４ｃを回転させて、回転走査部４の動作を制御する。また、制御部１は、エンコーダ６の出力に基づいて、回転走査部４の動作状態（動作量や動作位置など）を検出する。

ＰＤ（フォトダイオード）モジュール７はパッケージ化されている。ＰＤモジュール７には、受光素子であるＰＤ、ＴＩＡ（トランスインピーダンスアンプ）、ＭＵＸ（マルチプレクサ）、およびＶＧＡ（可変ゲインアンプ）が含まれている（詳細回路は図示省略）。ＰＤモジュール７は、本発明の「受光部」の一例である。

ＰＤは、ＰＤモジュール７に複数設けられている。（図１では、便宜上、ＰＤのブロックを１つだけ示している。）ＭＵＸは、ＴＩＡの出力信号をＶＧＡに入力させる。昇圧回路９は、フォトダイオードの動作に必要な昇圧された電圧を、ＰＤモジュール７の各ＰＤに供給する。ＡＤＣ（アナログデジタルコンバータ）８は、ＰＤモジュール７から出力されるアナログ信号を、デジタル信号に変換する。

制御部１は、ＰＤモジュール７の各部の動作を制御する。詳しくは、たとえば制御部１は、ＬＤモジュール２のＬＤを発光させることにより、対象物で反射された光をＰＤモジュール７のＰＤにより受光する。そして、制御部１は、その受光状態に応じてＰＤから出力される受光信号を、ＰＤモジュール７のＴＩＡおよびＶＧＡにより信号処理する。さらに、制御部１は、ＰＤモジュール７から出力されるアナログの受光信号を、ＡＤＣ８によりデジタルの受光信号に変換する。この変換後のデジタルの受光信号に基づいて、制御部１の物体検出部１ａが対象物の有無を検出する。また、物体検出部１ａは、ＬＤが光を発してから対象物での反射光をＰＤで受光するまでの時間を算出し、該時間に基づいて対象物までの距離を検出する。

記憶部１０は、揮発性や不揮発性のメモリから成る。記憶部１０には、制御部１が物体検出装置１００の各部を制御するための情報や、対象物を検出するための情報などが記憶されている。インタフェイス１１は、車両に搭載されたＥＣＵ（電子制御装置）と通信するための通信回路から成る。制御部１は、ＥＣＵに対して、インタフェイス１１により対象物に関する情報を送受信したり、各種制御情報を送受信したりする。

次に、物体検出装置１００の構造および機能について、図２〜図６を参照しながら説明する。

図２は、物体検出装置１００の外観の斜視図である。なお、図２の外観図と図１の構成図とは、以降の各実施形態において共通である。

図３〜図６は、第１実施形態による物体検出装置１００の内部構造を示した図である。詳しくは、図３および図４は、物体検出装置１００の内部構造の斜視図である。図３では、物体検出装置１００の内部構造を対象物側から見た状態を示し、図４では、物体検出装置１００の内部構造を対象物と反対側から見た状態を示している。図５は、物体検出装置１００の内部構造の上面図である。図６は、物体検出装置１００の内部構造と光の走査範囲Ａを示した上面図である。

図２に示すように、物体検出装置１００のケース１２は、正面視が矩形状の箱体である。ケース１２の開口部１２ａは、透光カバー１３で覆われている。透光カバー１３は、所定の厚みのドーム状に形成されている。

ケース１２と透光カバー１３で囲まれた内部空間には、図３〜図６に示すような光学系と、図１に示した電気系などが収納されている。図２の透光カバー１３は、ケース１２の内外に対して光を透過させる。

物体検出装置１００は、たとえば、透光カバー１３が車両の前方、後方、または左右側方を向くように、車両の前部、後部、または左右側部に設置される。その際、図２に示すように、ケース１２の短辺方向が上下方向Ｚとなるように、物体検出装置１００は車両に設置される。

対象物を検出するための物体検出装置１００の光学系は、図３などに示すように、ＬＤモジュール２のＬＤ、投光レンズ１４、回転走査部４、受光レンズ１６、反射鏡１７、およびＰＤモジュール７のＰＤから成る。

そのうち、ＬＤモジュール２のＬＤ、投光レンズ１４、および回転走査部４は、投光光学系である。また、回転走査部４、受光レンズ１６、反射鏡１７、およびＰＤモジュール７のＰＤは、受光光学系である。

ＬＤモジュール２は、厚みの薄い直方体状に形成されている。ＬＤモジュール２は、図３などに示すように、第１基板２１の一方の実装面２１ａの端部に実装されている。そして、ＬＤモジュール２は、物体検出装置１００の中央部に配置されている。第１基板２１は、実装面２１ａが対象物側を向くように、ケース１２内に固定されている。

ＬＤモジュール２に含まれる各ＬＤは、物体検出装置１００の中央側でかつ第１基板２１の実装面２１ａに対して平行な方向Ｘを向いている。このため、各ＬＤは、実装面２１ａに対して主に平行な方向Ｘに光を投射する。ＬＤモジュール２の各ＬＤから発せられた光は、基板２１により遮られることはない。

ＬＤモジュール２の発光方向側には、投光レンズ１４が配置されている。投光レンズ１４は、ＬＤモジュール２の各ＬＤから発せられた光の拡がりを調整する。投光レンズ１４は、ケース１２内に固定されている。

ＰＤモジュール７は、四角棒状に形成されている。ＰＤモジュール７は、長辺が上下方向Ｚと平行になるように、第２基板２２の一方の実装面２２ａに実装されている。第２基板２２は、実装面２２ａが対象物側を向くように、ケース１２内に固定されている。また、第２基板２２は、第１基板２１に対して、対象物と反対側に配置されている。なお、図４では、第２基板２２の図示を省略している。

ＰＤモジュール７に含まれる各ＰＤは、対象物側でかつ第２基板２２の実装面２２ａ（図３など）に対して垂直な方向Ｙを向いている。このため、各ＰＤは、実装面２２ａに対して主に垂直な方向（図３などで反Ｙ方向）に向かって来る光を受光する。

第２基板２２は、第１基板２１より大きく形成されている。第１基板２１には、ＬＤモジュール２の他に、図１に示した充電回路３の一部が実装されている。第２基板２２には、ＰＤモジュール７の他に、図１に示したＡＤＣ８、昇圧回路９、充電回路３の他部、モータ駆動回路５、制御部１、記憶部１０、およびインタフェイス１１などが実装されている。第１基板２１と第２基板２２とは、図示しないコネクタやＦＰＣ（Flexible Printed Circuits）により電気的に接続されている。

第２基板２２より対象物側には、投光レンズ１４、回転走査部４、受光レンズ１６、および反射鏡１７が配置されている。

回転走査部４は、回転鏡または光偏向器とも呼ばれていて、鏡４ａとモータ４ｃなどから成る。鏡４ａは、板状に形成された両面鏡から成る。すなわち、鏡４ａの両板面４ｂは、反射面となっている。この両反射面４ｂは、異なる平面内にそれぞれ属している。

モータ４ｃは第３基板２３上に実装されている。第３基板２３は、モータ４ｃの回転軸（図示せず）がＺ方向と平行になるように、ケース１２内に固定されている。

第３基板２３の板面は、第１基板２１および第２基板２２の各板面に対して垂直になっている。第３基板２３と第２基板２２は、図示しないコネクタやＦＰＣにより電気的に接続されている。

モータ４ｃの回転軸の一端部（図３および図４で上側の端部）には、鏡４ａが連結されている。モータ４ｃの回転軸に連動して、鏡４ａは回転する。

図３および図４に示すように、受光レンズ１６と反射鏡１７は、第１基板２１の上方に配置されている。受光レンズ１６は、集光レンズから成る。受光レンズ１６は、光の入射面（凸面）が回転走査部４と対向するように、ケース１２内に固定されている。

反射鏡１７は、受光レンズ１６の回転走査部４と反対側に配置されている。反射鏡１７は、受光レンズ１６とＰＤモジュール７の各ＰＤの受光部分とに対して所定の角度で傾斜するように、ケース１２内に固定されている。

図３に１点鎖線の矢印で示すように、ＬＤモジュール２のＬＤから発せられた光は、投光レンズ１４により拡がりを調整された後、回転走査部４の鏡４ａのいずれかの反射面４ｂの下半分の部分に当たる。この際、モータ４ｃが回転して、鏡４ａの角度（向き）が変化し、いずれかの反射面４ｂが対象物側に面する。これにより、ＬＤからの光が投光レンズ１４を透過した後、反射面４ｂの下半分の部分で反射して、透光カバー１３（図２）を透過し、外方にある所定範囲に走査される。つまり、回転走査部４は、ＬＤモジュール２のＬＤからの光を第１基板２１の対象物側に偏向する。

なお、図６のハッチングで示す範囲Ａは、対象物検出用に物体検出装置１００が投射する光の走査範囲（上面視）である。（図６では、対象物検出用の光の走査範囲Ａのうち、物体検出装置１００の近傍部分を示している）。このうち、ケース１２と透光カバー１３の外方にある部分が、物体検出装置１００による対象物Ｑの検出範囲である。

上記のように、透光カバー１３を透過した投射光は、人や物体などの対象物Ｑで反射される。その反射光は、透光カバー１３を透過した後、図３に２点鎖線の矢印で示すように、回転走査部４の鏡４ａのいずれかの反射面４ｂの上半分の部分に当たる。つまり、鏡４ａの反射面４ｂにおける、対象物Ｑからの反射光の照射位置は、ＬＤモジュール２のＬＤからの光の照射位置とは異なっている。この際、モータ４ｃが回転して、鏡４ａの反射面４ｂの角度（向き）が変化し、いずれかの反射面４ｂが対象物側に面する。これにより、対象物Ｑで反射した光が、透光カバー１３を透過した後、反射面４ｂの上半分の部分で反射して、受光レンズ１６に入射する。つまり、回転走査部４は、対象物Ｑからの反射光を受光レンズ１６側へ偏向する。

回転走査部４を経由して受光レンズ１６に入射した反射光は、受光レンズ１６で集光された後、反射鏡１７で反射して、ＰＤモジュール７のＰＤにより受光される。つまり、反射鏡１７は、回転走査部４で偏向された反射光をＰＤモジュール７側へ反射する。また、回転走査部４は、対象物Ｑからの反射光を鏡４ａで反射して、受光レンズ１６と反射鏡１７を介してＰＤモジュール７のＰＤへ導く。

上記の反射光の受光状態に応じてＰＤから出力される受光信号は、ＰＤモジュール７やＡＤＣ８で信号処理される。そして、この処理後の受光信号に基づいて、制御部１の物体検出部１ａが、対象物Ｑの有無を検出したり、対象物Ｑまでの距離を算出したりする。

物体検出装置１００のケース１２内には、図３〜図６に示すように、ライトガイド１５も設けられている。ライトガイド１５は、導光性を有する材料で形成されている。ライトガイド１５は、光学系の故障を診断するための光を導く部材である。ライトガイド１５は、ＬＤモジュール２のＬＤが発した光を、ＰＤモジュール７のＰＤへ導く。ライトガイド１５は、本発明の「導光部」の一例である。

図３および図５などに示すように、ライトガイド１５は、回転走査部４の鏡４ａに対して、ＬＤモジュール２、ＰＤモジュール７、レンズ１４、１６、および反射鏡１７と反対側に配置されている。また、ライトガイド１５は、図５および図６などに示すように、鏡４ａに対して対象物と反対側に配置されている。さらに、ライトガイド１５は、対象物検出用の光の走査範囲Ａ外に配置されている。

ライトガイド１５には、図３および図４に示すように、光を導入する導入面１５ａと、光を導出する導出面１５ｂとが備わっている。導入面１５ａと導出面１５ｂとが回転走査部４の鏡４ａ側でかつ基板２１、２２と平行な方向（図３および図４で反Ｘ方向）を向くように、ライトガイド１５はケース１２内に固定されている。導入面１５ａと導出面１５ｂとは上下方向Ｚに並んでいる。導出面１５ｂは、導入面１５ａより上方に配置されている。

図４に１点鎖線の矢印で示すように、ＬＤモジュール２のＬＤから発せられた光は、投光レンズ１４により拡がりを調整された後、回転走査部４の鏡４ａのいずれかの反射面４ｂの下半分の部分に当たる。この際、モータ４ｃが回転して、鏡４ａの角度が変化し、いずれかの反射面４ｂが対象物と反対側に面する。これにより、ＬＤからの光が投光レンズ１４を透過した後、反射面４ｂの下半分の部分で反射して、ライトガイド１５の導入面１５ａに入射する。つまり、ライトガイド１５は、対象物と反対側の反射面４ｂから光を受光する。さらに別の言い方をすると、ライトガイド１５は、ＬＤからの光が鏡４ａで反射した光のうち、対象物の検出範囲（図６の走査範囲Ａ）外に進む光を受光する。

そして、導入面１５ａに導入された光は、ライトガイド１５の内部を進んで、図４に２点鎖線の矢印で示すように、ライトガイド１５の導出面１５ｂから導出され、回転走査部４の鏡４ａのいずれかの反射面４ｂの上半分の部分に当たる。つまり、ライトガイド１５は、鏡４ａの反射面４ｂにおけるＬＤからの光の照射位置とは異なる位置に、光を導出する。この際、モータ４ｃが回転して、鏡４ａの角度が変化し、いずれかの反射面４ｂが対象物と反対側に面する。これにより、ライトガイド１５から出射した光が、反射面４ｂの上半分の部分で反射して、受光レンズ１６に入射する。つまり、ライトガイド１５は、対象物と反対側に面している鏡４ａの反射面４ｂに対して光を投光する。

ライトガイド１５から回転走査部４を経由して受光レンズ１６に入射した光は、受光レンズ１６で集光された後、反射鏡１７で反射して、ＰＤモジュール７のＰＤにより受光される。上記のように、ライトガイド１５は、ＬＤが発光して鏡４ａで反射した光を受光し、該光を鏡４ａで反射させてＰＤに導く。

上記のライトガイド１５により導かれた光の受光状態に応じてＰＤから出力される受光信号は、ＰＤモジュール７やＡＤＣ８で信号処理される。そして、この処理後の受光信号と、ＬＤの発光状態とに基づいて、制御部１の故障検出部１ｂが、ＬＤモジュール２、ＰＤモジュール７、回転走査部４などの光学系の故障の有無を検出する。ＬＤが発光しているにもかかわらず、受光信号が正常に出力されない場合、故障検出部１ｂは、光学系が故障していると判定する。

図３に示した物体検出用の投受光路と、図４に示した故障検出用の投受光路とは、一部重複している。具体的には、物体検出時と故障検出時とで、ＬＤから回転走査部４までの光路はほぼ一致し、回転走査部４からＰＤまでの光路もほぼ一致している。また、物体検出用の投受光路と故障検出用の投受光路とは、ＬＤから、投光レンズ１４、回転走査部４、受光レンズ１６、および反射鏡１７を経由して、ＰＤに到る点で共通している。

上記第１実施形態によると、光学系の故障の検出時には、ＬＤモジュール２のＬＤからの光が回転走査部４を経てライトガイド１５へ導入され、該光がライトガイド１５により、回転走査部４を経てＰＤモジュール７のＰＤに導かれる。また、対象物の検出時には、ＬＤからの光が回転走査部４を経て対象物検出用の走査範囲Ａに投光され、該走査範囲Ａに存在する対象物Ｑで反射した光が回転走査部４を経てＰＤで受光される。このため、回転走査部４を備えた物体検出装置１００において、光学系の故障の有無を自己診断し、かつ対象物検出用の投光路および受光路と、故障診断用の投光路および受光路とをそれぞれ一部重複させて、物体検出装置１００の大型化を抑制することができる。また、対象物の検出および光学系の故障診断において、ＬＤモジュール２のＬＤおよびＰＤモジュール７のＰＤを共用している。このため、部品点数の増加を防いで、物体検出装置１００の大型化をより抑制し、装置１００の製造コストがかさむのも抑制することができる。

また、上記第１実施形態では、ライトガイド１５は、回転走査部４の鏡４ａにおける、ＬＤからの光の照射位置とは異なる位置に光を導出し、該位置に光を照射している。このため、故障診断用の投光路と受光路とを回転走査部４で分離することができる。そして、ＬＤから回転走査部４を経てライトガイド１５に到る光と、ライトガイド１５から回転走査部４を経てＰＤに到る光との干渉を抑え、故障診断の検出精度を向上させることができる。

また、上記第１実施形態では、回転走査部４の鏡４ａが、異なる平面内にそれぞれ属する複数の反射面４ｂを有している。このため、単位時間あたりの対象物検出用の光および故障診断用の光の投受光回数をそれぞれ増大させて、それぞれの検出精度を向上させることができる。

また、上記第１実施形態では、対象物を検出するために回転走査部４により光を走査する範囲Ａ外に、ライトガイド１５が配置されている。そして、ＬＤからの光が回転走査部４の鏡４ａで反射した光のうち、対象物の検出範囲外に進む光を、ライトガイド１５が受光する。このため、対象物検出用に投光する光の走査範囲が狭くなるのを防ぐことができる。

また、上記第１実施形態では、回転走査部４の鏡４ａに対して対象物と反対側に、ライトガイド１５が配置されている。そして、対象物と反対側に面している鏡４ａの反射面４ｂに対して、ライトガイド１５が光を投受光している。このため、故障検出用の光の光路が鏡４ａに対して対象物と反対側に形成され、対象物検出用に投光する光の走査範囲が狭くなるのをより確実に防ぐことができる。

さらに、上記第１実施形態では、故障検出用の導光部として、ライトガイド１５を用いている。このため、ＬＤから発せられて回転走査部４の鏡４ａで反射した光を、ライトガイド１５の導入面１５ａから内部に導入して、導出面１５ｂから導出し、回転走査部４の鏡４ａで反射させて、ＰＤに確実に導くことができる。

本発明は、上述した以外にも種々の実施形態を採用することができる。たとえば、第１実施形態では、２つの反射面４ｂを有する薄板状の両面鏡により、回転走査部４の鏡４ａを構成した例を示したが、本発明はこれのみに限定するものではない。

他の例として、たとえば図７に示す第２実施形態のように、４つの反射面４ｂ’を有する直方体状の鏡により、回転走査部４の鏡４ａ’を構成してもよい。各反射面４ｂ’は、上下方向Ｚと平行な異なる平面内にそれぞれ属している。また、これ以外の形状で、１つまたは複数の反射面を有する鏡を、回転走査部の鏡として用いてもよい。

また、第１実施形態では、回転走査部４の鏡４ａに対して、ＬＤモジュール２などと反対側でかつ対象物と反対側に、ライトガイド１５を配置した例を示したが、本発明はこれのみに限定するものではない。

他の例として、たとえば図７に示す第２実施形態のように、鏡４ａ’に対して、ＬＤモジュール２側でかつ対象物と反対側に、ライトガイド１５を配置してもよい。第２実施形態のライトガイド１５は、詳しくは、対象物Ｑ側から見て、レンズ１４、１６と第２基板２２との間に配置されている。

また、図８に示す第３実施形態のように、鏡４ａに対して、ＬＤモジュール２などと反対側でかつ対象物側に、ライトガイド１５を配置してもよい。

第２実施形態および第３実施形態の場合、ライトガイド１５の導入面１５ａと導出面１５ｂが鏡４ａ、４ａ’に面するように、ライトガイド１５を設置すればよい。また、導入面１５ａの上方に導出面１５ｂを位置させればよい。

第２実施形態および第３実施形態では、ライトガイド１５は、対象物を検出するために回転走査部４により光を走査する範囲Ａ外に配置されている。そして、ＬＤが発光して鏡４ａ、４ａ’で反射した光のうち、対象物の検出範囲外に進む光を、ライトガイド１５は受光する。このため、対象物検出用に投光する光の走査範囲Ａが、ライトガイド１５によって狭められなくなる。

第２実施形態および第３実施形態のようにライトガイド１５を配置しても、対象物および故障の検出時に、ＬＤからＰＤに対して回転走査部４を経由して光を投受光することができる。このため、光学系の故障の有無を自己診断し、かつ物体検出装置１００の大型化を抑制することができる。

また、図７の第２実施形態では、鏡４ａ’に対して対象物と反対側に、ライトガイド１５が配置されている。そして、ライトガイド１５は、対象物と反対側に面している鏡４ａ’の反射面４ｂ’に対して光を投受光する。このため、故障検出用の光の光路が鏡４ａ’に対して対象物と反対側に形成され、対象物検出用に投光する光の走査範囲Ａが狭くなるのを防ぐことができる。

また、図９に示す第４実施形態のように、対象物Ｑを検出するために回転走査部４により光を走査する範囲Ａ内に、ライトガイド１５を配置してもよい。詳しくは、第４実施形態のライトガイド１５は、鏡４ａに対してＬＤモジュール２などと反対側の走査範囲Ａの端部に配置されている。この場合も、ライトガイド１５の導入面１５ａと導出面１５ｂが鏡４ａに面するように、ライトガイド１５を設置すればよい。また、導入面１５ａの上方に導出面１５ｂを位置させればよい。ライトガイド１５は、対象物側に面している鏡４ａの反射面４ｂに対して光を投受光する。このようにしても、対象物および故障の検出時に、ＬＤからＰＤに対して回転走査部４を経由して光を投受光することができる。このため、光学系の故障の有無を自己診断し、かつ物体検出装置１００の大型化を抑制することができる。

また、以上の実施形態では、ライトガイド１５がＬＤやＰＤに対して回転走査部４を経由して光を投受光し、そのときのＬＤの発光状態およびＰＤの受光状態に基づいて、故障検出部１ｂが光学系の故障の有無を検出した例を示したが、本発明はこれのみに限定するものではない。たとえば、図６や図８で示す位置にライトガイド１５を配置した場合は、鏡４ａが基板２１、２２と平行になっているときに、ライトガイド１５がＬＤやＰＤに対して回転走査部４を経由せずに光を投受光することも可能である。このため、ライトガイド１５がＬＤやＰＤに対して、回転走査部４を経由して光を投受光したときのＬＤの発光状態およびＰＤの受光状態と、回転走査部４を経由せずに光を投受光したときのＬＤの発光状態およびＰＤの受光状態とに基づいて、故障検出部１ｂが光学系の故障の有無を検出してもよい。

また、以上の実施形態では、ライトガイド１５により導光部を構成した例を示したが、本発明はこれのみに限定するものではない。これ以外に、たとえば鏡、反射板、光ファイバなどのような、光を受光して特定の方向へ投光させることができるような部材を、導光部として用いてもよい。

また、以上の実施形態では、複数のＬＤを有するＬＤモジュール２と、複数のＰＤを有するＰＤモジュール７をそれぞれ１つ設けた例を示したが、本発明はこれのみに限定するものではない。ＬＤモジュールやＰＤモジュールの設置数は、２つ以上でもよい。また、各モジュールにおけるＬＤやＰＤの数は、適宜選択すればよい。

また、以上の実施形態では、光の投光経路の上方に光の受光経路を設けた例を示したが、本発明はこれのみに限定するものではない。これ以外に、光の投光経路の下方に光の受光経路を設けてもよい。

さらに、以上の実施形態では、車載用の物体検出装置１００に本発明を適用した例を挙げたが、その他の用途の物体検出装置に対しても、本発明を適用することは可能である。

１ａ 物体検出部
１ｂ 故障検出部
２ ＬＤモジュール（発光部）
４ 回転走査部
４ａ、４ａ’ 鏡
４ｂ、４ｂ’ 反射面
７ ＰＤモジュール（受光部）
１５ ライトガイド（導光部）
１５ａ 導入面
１５ｂ 導出面
１００ 物体検出装置
Ａ 対象物を検出するために回転走査部により光を走査する範囲
ＬＤ レーザダイオード（発光素子）
ＰＤ フォトダイオード（受光素子）
Ｑ 対象物

Claims (8)

1. 発光素子を有する発光部と、
   受光素子を有する受光部と、
   鏡を有し、前記鏡を回転させることにより、前記発光部からの光を前記鏡で反射して所定範囲に走査し、該所定範囲にある対象物で反射した光を前記鏡で反射して前記受光部へ導く回転走査部と、
   前記受光部から出力される受光信号に基づいて、対象物の有無を検出する物体検出部と、
   前記発光部からの光を前記受光部に導く導光部と、
   前記発光部の発光状態と前記導光部により導かれた前記光の前記受光部による受光状態とに基づいて、故障の有無を検出する故障検出部と、を備えた物体検出装置において、
   前記導光部は、前記発光部からの光が前記鏡で反射した光を受光し、該光を前記鏡で反射させて前記受光部に導く、ことを特徴とする物体検出装置。
2. 請求項１に記載の物体検出装置において、
   前記導光部は、前記鏡における前記発光部からの光の照射位置とは異なる位置に、受光した前記光を導出する、ことを特徴とする物体検出装置。
3. 請求項１または請求項２に記載の物体検出装置において、
   前記鏡は、異なる平面内にそれぞれ属する複数の反射面を有している、ことを特徴とする物体検出装置。
4. 請求項１ないし請求項３のいずれかに記載の物体検出装置において、
   前記導光部は、前記発光部からの光が前記鏡で反射した光のうち、前記対象物の検出範囲外に進む光を受光する、ことを特徴とする物体検出装置。
5. 請求項１ないし請求項４のいずれかに記載の物体検出装置において、
   前記導光部は、前記対象物を検出するために前記回転走査部により光を走査する範囲外に配置されている、ことを特徴とする物体検出装置。
6. 請求項１ないし請求項５のいずれかに記載の物体検出装置において、
   前記導光部は、前記鏡に対して前記対象物と反対側に配置されている、ことを特徴とする物体検出装置。
7. 請求項１ないし請求項６のいずれかに記載の物体検出装置において、
   前記導光部は、前記対象物と反対側に面している前記鏡の反射面に対して前記光を投受光する、ことを特徴とする物体検出装置。
8. 請求項１ないし請求項７のいずれかに記載の物体検出装置において、
   前記導光部は、光を導入する導入面と、光を導出する導出面と、を有するライトガイドから成る、ことを特徴とする物体検出装置。

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